編制說明《色散鏡的基本要求》

編制說明《色散鏡的基本要求》任務(wù)來源及計劃要求經(jīng)中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)委員會光電材料及產(chǎn)品領(lǐng)域委員會審查，根據(jù)“關(guān)于CSTM標(biāo)準(zhǔn)《色散鏡的基本要求》的立項公告”，光電材料及產(chǎn)品領(lǐng)域光學(xué)薄膜標(biāo)準(zhǔn)《色散鏡的基本要求》由中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所（以下簡稱上海光機所）牽頭編制完成，研究周期為1年，標(biāo)準(zhǔn)計劃編號為CSTMLX600500312-2019。編制說明編制原則本標(biāo)準(zhǔn)符合國家有關(guān)法規(guī)和政策，貫徹執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)、國家軍用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，充分吸收適用于本技術(shù)要求的相關(guān)國家光學(xué)薄膜標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。本標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)成、內(nèi)容、文字的表述、條文的編排、文件的引用等應(yīng)符合GJB6000-2001《標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)定》的要求。編制出的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具有先進性、適用性、科學(xué)性和可操作性。工作分工本標(biāo)準(zhǔn)由中國科學(xué)院上海光機所主承研，西南技術(shù)物理研究所、中國工程物理研究院激光聚變中心為聯(lián)合承研單位。自接到標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)后，根據(jù)計劃要求成立了相關(guān)技術(shù)人員和標(biāo)準(zhǔn)化人員共同組成的項目編制組,并編制了標(biāo)準(zhǔn)編制計劃表，按照計劃表開展具體工作。經(jīng)過對中科院上海光機所長期積累的經(jīng)驗及調(diào)研情況進行分析，并結(jié)合中科院上海光機所科研生產(chǎn)實際情況，編制出了標(biāo)準(zhǔn)草案。標(biāo)準(zhǔn)草案完成后，2020年1月由中科院上海光機所組織項目組進行了討論，確定了修改原則，并對標(biāo)準(zhǔn)草案進行了完善。主要技術(shù)內(nèi)容的說明色散量色散鏡的分類由色散鏡的特征色散曲線的色散量所決定，帶寬、反射率對色散鏡的性能有一定影響。因此根據(jù)對超短激光脈沖在膜層中色散進行調(diào)控的特點規(guī)定了色散鏡的定義和術(shù)語，按照膜層結(jié)構(gòu)特征、色散調(diào)控能力分為低色散鏡、啁啾鏡、高色散鏡和高階色散鏡。具體按照引入二階色散量的多少，綜合分析已有的國內(nèi)外的研究報道結(jié)果，分別考慮對應(yīng)0和±300fs2為界線進行劃分，低色散鏡在寬帶光譜傳輸過程中不引入額外色散即色散接近0；在提供色散補償調(diào)控的啁啾鏡和高色散鏡以±300fs2為界線進行劃分；高階色散鏡不涉及到色散量的大小，只要有相關(guān)的三階及以上的色散要求就化歸為高階色散鏡，相關(guān)分類特征符合3條和7條中相關(guān)規(guī)定。高色散鏡和啁啾鏡劃分量來自于關(guān)于薄膜提供大色散量中-300fs2的報道（HighlydispersivemirrorinTa2O5/SiO2forfemtosecondlasersdesignedbyinversespectraltheory,AppliedOptics,1999,Vol.38,No.21），此外考慮中紅外波段反常色散，色散鏡需要提供正的色散補償，因此啁啾鏡和高色散鏡的劃分界限定義為±300fs2。色散振蕩對于色散鏡，色散性能反映了薄膜的色散調(diào)控設(shè)計和制備能力，色散特征曲線偏離目標(biāo)色散補償量的百分比來表征色散振蕩，色散振蕩直接影響了色散鏡的使用效果，在帶寬范圍內(nèi)，為了抑制色散振蕩，一般采用兩個或者多個色散鏡同時配對使用，通過色散振蕩相消來抑制振蕩。考慮在帶寬范圍內(nèi)，色散鏡對的色散震蕩與帶寬、目標(biāo)色散值密切相關(guān)，及對色散鏡對的色散震蕩設(shè)計性能、制備和匹配誤差、對實際使用效果的影響，依據(jù)國內(nèi)外相關(guān)報道及實際研制結(jié)果，按照不同的帶寬來劃分不同的色散振蕩值:色散帶寬≤200nm，色散鏡對的色散震蕩一般應(yīng)小于目標(biāo)色散值的±30%，例如：GDD為-100±30fs2。200nm≤色散帶寬≤500nm，色散鏡對的色散震蕩一般應(yīng)小于目標(biāo)色散值的±50%，例如：GDD為-100±50fs2。色散帶寬≥500nm，色散鏡對的色散震蕩一般應(yīng)小于±100fs2（1.5-octavechirpedmirrorforpulsecompressiondowntosub-3fs，Appl.Phys.B87.5-12,2007）。色散量和色散振蕩應(yīng)按照9.3中白光干涉儀進行色散測量的方法，其結(jié)果應(yīng)符合7.1條、7.2條、7.3條、7.4條和7.8條。反射率和損傷閾值色散鏡的反射率決定了光束傳輸?shù)男?，因為使用過程中一般要承擔(dān)多次的反射功能，所以通常色散鏡應(yīng)具有較高的寬光譜反射率，反射率≥99.5%；損傷閾值是在高能飛秒激光傳輸時候?qū)す獗∧さ幕疽?。?jīng)過工藝驗證和使用反饋，確定反射率應(yīng)按照GJB5023中的規(guī)定，對薄膜進行測試，其結(jié)果應(yīng)符合7.7條；損傷閾值參照GB/T16601.2－2017的規(guī)定進行測試。附著力、環(huán)境適應(yīng)性、缺陷色散鏡一般膜層較厚，基本要求應(yīng)包括附著力、環(huán)境適應(yīng)性等，這些性能決定了基于膜層材料和制備工藝的色散鏡的基本穩(wěn)定性，按照表1相關(guān)實驗后膜層應(yīng)符合光學(xué)特性的基本要求，附著力應(yīng)仍可承受ISO9211-4，采用試驗方法02中的嚴(yán)酷等級01，膜層不應(yīng)脫落；缺陷按照ISO10110-7進行測試。試驗驗證的情況和結(jié)果上海光機所是目前國內(nèi)在超快激光薄膜研發(fā)、工程化最為完善的單位之一，年生產(chǎn)超快激光薄膜色散鏡上千片，且目前所研發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品已批量成功應(yīng)用于5PW、SUFL等超強超短激光裝置，在長期的科研生產(chǎn)實踐中積累了豐富的經(jīng)驗，得到了實際的使用驗證，因而未針對此標(biāo)準(zhǔn)單獨進行試驗驗證。采用國際先進標(biāo)準(zhǔn)的情況因目前未發(fā)現(xiàn)國際上的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因而未采用。標(biāo)準(zhǔn)涉及的知識產(chǎn)權(quán)情況說明無。與現(xiàn)行法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系本標(biāo)準(zhǔn)符合我國目前法律、法規(guī)的規(guī)定。實施標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議色散鏡相關(guān)的術(shù)語和定義、分類、技術(shù)要求、檢驗方法以及機械性能、化學(xué)性能和環(huán)境性能的基本要求，應(yīng)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)技術(shù)文件中的檢驗規(guī)定進行，建議薄膜制造方可根據(jù)需求在色散鏡的分類、設(shè)計、生產(chǎn)材料和制造方法、檢驗試驗中采用本標(biāo)準(zhǔn)。隨著國家推行產(chǎn)業(yè)升級，超快激光器及其應(yīng)用的市場形勢發(fā)展良好，色散鏡作為系統(tǒng)關(guān)鍵元件的需求會大幅增加。但是國內(nèi)外均未有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可依托，因此急需該領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，為進一步規(guī)范化色散鏡生產(chǎn)及完善和拓展色散鏡市場，促進行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提供廣泛的依據(jù)和參考標(biāo)準(zhǔn)，以滿足色散鏡快速發(fā)展的需求。此外，率先制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對增強在該領(lǐng)域的話語權(quán)和知名度，具有重要意義，建議盡快發(fā)布實施。修改或廢止有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議及理由無。標(biāo)準(zhǔn)印刷數(shù)量建議具體發(fā)行量由機關(guān)確定。其他需說明的事項無。參考資料清單GB/T26332.1-2018，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)薄膜—第1部分：定義GB/T26332.2-2015，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)薄膜—第2部分：光學(xué)特性GB/T26332.3-2015，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)薄膜—第3部分：環(huán)境適應(yīng)性GB/T26332.4-2015，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)薄膜—第4部分：規(guī)定的試驗方法ISO9211-3-2008，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)涂層—第3部分：環(huán)境耐久性ISO9211-4-2006，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)涂層—第4部分：特定試驗方法ISO9022-2-2015，光學(xué)和光子學(xué)—環(huán)境試驗方法—2部分：冷、熱和濕度ISO10110-7-2008，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)元件和系統(tǒng)制圖準(zhǔn)備—第7部分：表面疵病公差。ISO10110-8，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)元件和系統(tǒng)制圖準(zhǔn)備—第8部分：表面結(jié)構(gòu)；粗糙度和平整度。ISO10110-9，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)元件和系統(tǒng)制圖準(zhǔn)備—第9部分：表面結(jié)構(gòu)；表面處理和鍍膜。GB/T16601.2－2017激光器和激光相關(guān)設(shè)備激光損傷閾值測試方法第2部分：閾值確定。GJB5023，材料和涂層反射率和發(fā)射率測試方法—第1部分：反射率。

密級：光電材料及產(chǎn)品領(lǐng)域光學(xué)薄膜標(biāo)準(zhǔn)編制說明標(biāo)準(zhǔn)名稱色散鏡的基本要求主編單位中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所參編單